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Lexikon der Biologie: Modellorganismen

Modellorganismen, Organismen, die spezifische Charakteristika und Vorzüge aufweisen, aufgrund derer sie für wissenschaftliche Fragestellungen von Interesse sind und einen (einfachen) experimentellen Zugang (Experiment) zur Untersuchung von bestimmten Einzelaspekten ermöglichen. In der Regel ist von Vorteil, wenn Modellorganismen (oft auch als Modellsysteme bezeichnet) sich gut im Labor ziehen und vermehren lassen, eine kurze Generationszeit haben, das Herbeiführen von Mutationen oder die Integration von neuen Genen (Gen) relativ problemlos erlauben und Veränderungen des Erbguts direkt ausprägen. Die Größe des Genoms der Modellorganismen ist nicht mehr so entscheidend wie früher, allerdings sind möglichst wenige repetitive Sequenzen (repeats) von Vorteil. Besondere Bedeutung kommt Modellorganismen in der Entwicklungsbiologie zu, in der sie die Möglichkeit bieten, bestimmte Aspekte der Entwicklung zu beobachten (z.B. morphogenetische Bewegungen oder Wanderung von Einzelzellen in transparenten Organismen), in die Entwicklung direkt experimentell einzugreifen (z.B. durch Transplantation von Gewebestücken oder Zellkernen [Kerntransplantation]) oder Entwicklungsmutanten herzustellen und so die Wirkung bestimmter Gene auf die Embryonalentwicklung zu untersuchen. – Bei Bakteriophagen gehört vor allem der Lambda-Phage zu den Modellorganismen, bei den Pflanzenviren das Tabakmosaikvirus (Tabakmosaik-Virusgruppe), bei den Tier- und Human-Viren u.a. HIV. Bei Bakterien zählen z.B. Escherichia coli und Haemophilus influenzae dazu, bei den Einzellern z.B. das Pantoffeltierchen und Dictyostelium discoideum (wird auch zu den Zellulären Schleimpilzen gezählt), bei Pilzen vor allem Saccharomyces cerevisiae (Backhefe) und Arten der Gattung Aspergillus. Pflanzliche Modellorganismen sind u.a. die Algengattungen Volvox (Volvocaceae) und Fucus (Fucales), das Kleine Blasenmützenmoos (Funariaceae), Epifagus virginiana (Epifagus), Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand, Arabidopsis-Genom-Projekt) und Zea mays (Mais). Bei den Wirbellosen gehören dazu Süßwasserpolypen der Gattung Hydra, Meeresschnecken der Gattung Aplysia (Seehasen), Kopffüßer der Gattung Loligo (Kalmare), Fadenwürmer wie Caenorhabditis elegans, der Schweine- und der Pferde-Spulwurm, die zu den Stachelhäutern gehörenden Seeigel, die Gliederfüßer Locusta migratoria (Europäische Wanderheuschrecke), Apis mellifera (Honigbienen) und Drosophila melanogaster und das zu den Chordatieren (Unterstamm Schädellose) gehörende Lanzettfischchen. Modellorganismen bei den Wirbeltieren sind der afrikanische Krallenfrosch (Xenopus laevis; Krallenfrösche), der Zebrafisch (Bärblinge), der Dreistachlige Stichling (Gasterosteus aculeatus), das Haushuhn, die Hausmaus, die Hausratte, die Hauskatze (Katzen) und Affen (Menschenaffen). Als Modellsysteme für menschliche Krankheiten fungieren transgene Säugetiere (in der Regel Mäuse; Knockout-Mäuse, Knockout-Organismen, Nackt-Mäuse, transgene Tiere). Darüber hinaus kann auch der Mensch als Modellorganismus gewertet werden. Versuchstiere, molekulare Medizin.

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